Как появилась земля? описание, иллюстрации, видео

Определение возраста по накоплению соли

Уровень соли в Мировом океане также может указывать на возраст планеты Земля. Credit: gadventures.de

Первую попытку определить возраст планеты по степени солености воды в мировом океане предпринял в 1715 г. Эдмунд Галлей. В дальнейшем появился еще ряд ученых, которые сочли эту теорию состоятельной.

Это предположение не учитывает период, который бы потребовался планете, чтобы остыть до состояния, необходимого для формирования земной коры.

Таким образом, исследование солености позволяет установить примерный возраст мирового океана, но наша планета может быть намного старше.

Согласно этой теории, изначально мировой океан был пресноводным. В дальнейшем потоки подземных вод и осадки вымывали из пород соли. Кроме того, растворению и накоплению солей в океане способствовало испарение.

Большой Каньон — национальное достояние США, позволяющее «заглянуть в прошлое» на несколько миллионов лет. Credit: Murray Foubister.

С помощью чего можно точно вычислить возраст Земли?

И оказалось, что такие часы существуют: в скалах, деревьях и в океанических глубинах. Эти естественные часы — радиоактивные элементы, которые с течением времени распадаются с образованием других элементов. Определение возраста скал или окаменелостей с помощью радиоактивных элементов получило название радиометрического датирования. В единицу времени распадается строго определенная часть радиоактивного материала. Эта доля не зависит от массы исходного радиоактивного вещества.

Радиоуглеродный метод

Радиоуглеродное датирование

Возьмем для примера радиоуглеродный метод. В его основе лежит тот факт, что живые организмы поглощают из воздуха и воды как обычный углерод-12, так и его радиоактивный изотоп — углерод-14. Допускают, что соотношение двух этих изотопов в воде и воздухе остается постоянным.

Именно в таком соотношении изотопы углерода содержатся в живых организмах. Когда организм прекращает свое бренное существование, то по прошествии многих лет, количество обычного углерода в его останках остается таким же, каким оно было в момент смерти, а радиоактивный изотоп распадается (углерод- 14). Этот изотоп распадается наполовину в течение 5730 лет. Так что по измерению соотношения двух изотопов углерода в останках когда-то жившего организма ученые могут установить возраст этих останков.

Интересный факт: радиоактивные элементы могут служить естественными часами, потому что радиоактивный распад подчиняется строгим временным закономерностям.

Определение возраста Земли по ее спутнику

Возраст Луны, при отправлении на которую американского космического корабля существовало опасение, что он может быть поглощен в метеорной пыли, тоже вызывает вопросы. Причина этого: теория эволюции, предполагающая, что Луна, как и Земля, образовалась миллиарды лет назад. По достижении экипажем лунной поверхности выяснилось, что слой пыли очень тонкий, следовательно, и возраст спутника Земли относительно молодой — не более 6000 лет. Еще о начале образования нашей планеты можно судить по ежегодному расстоянию удаления от нее Луны, составляющему примерно 4 см. Если бы Луна была миллиардного возраста и располагалась к Земле очень близко, то приливы и отливы происходили бы на Земле два раза в день, покрывая ее полностью. Соответственно, для живых организмов существование в данных условиях было бы неприемлемо. Кроме того, на Луне выявлены значительные запасы кратковременных изотопов: урана – 236 и тория – 230.

Теория радиоактивного распада – основа исчисления возраста планеты

1897 год известен открытием Джозефом Джоном Томсоном электрона; в 1902 году британские физики Эрнест Резерфорд и Фредерик Содди выдвинули теорию радиоактивного распада, ставшую основой учения об атоме и его энергии и совершившую в науке настоящую революцию. Учеными было заявлено, что в процессе радиоактивного распада элементы способны переходить один в другой: уран перевоплощается в радий, из которого в конечном итоге образуется газ радон. Фредерик Содди, продолжив исследования, дополнил, что помимо неустойчивого радона также выделяется гелий. Скорость образования этого вещества и замеры его и урана в породах позволили рассчитать продолжительность накопления гелия, следовательно, и возраст породы, выраженный числовым значением – 40 млн. лет. Правда, Роберт Стратт — преподаватель физики Лондонского королевского научного колледжа нашел в этой теории ошибку: газообразный гелий способен просачиваться сквозь породу. Это обозначает, что измеренной оказывается лишь часть гелия и предварительно вычисленный возраст планеты Земля являлся заниженным. Продолжить исследования в данном направлении Стратт предложил своему ученику – Артуру Холмсу.

Последний взял за основу труд Бертрама Болтвуда – американского химика, заметившего в урансодержащих породах наличие большого количества свинца, который может быть конечным звеном в цепочке распада урана. Холмс при изучении 17 различных минералов только подтвердил это предположение, позволившее ему разработать надежный метод, по которому можно практически точно установить, какой возраст Земли. Этот способ успешно используется в различных вариациях по сегодняшний день.

Самая древняя порода в изученных образцах просуществовала 1,64 млрд. лет, соответственно, Земля должна быть старше. В связи с неприятием такой сумасшедшей цифры большинством ученых, доверявших Кельвину и его теории, было определено, что возраст Земли равен 370 млн. лет. Тем более сам Холмс понимал, что какое-то количество свинца могло присутствовать на планете изначально.

Труд Холмса успешно продолжил в 1938 году Альфред Нир – подающий надежды молодой физик. Обнаружив 3 известных изотопа: 206РЬ, 207РЬ, 208РЬ, имеющих радиогенное происхождение, он идентифицировал четвертый — 204РЬ, недостающий в свинцово-урановой головоломке. Это позволило ученому заняться разработкой геохронологической временной шкалы, чему предварительно способствовало проведение ряда точных экспериментов по определению возраста различных пород геологических формаций. Один из исследованных минералов потянул в возрастном измерении на 2,48 млрд. лет.

Эдвин Хаббл – американский астроном, обозначил возраст Вселенной в 1,8 млрд. лет, что шло вразрез с версией Нира, так как Земля не может быть старше. Холмс, принявший теорию Альфреда Нира, даже обогатился на одну из первых счетных машин, при помощи которой просчитал более точный возраст планеты Земля – 3,015 млрд. лет.